Processen att överföra optiska signaler med fiberoptiska kablar involverar en rad sofistikerade fysiska och optiska principer. Följande är de grundläggande stegen för att överföra optiska signaler med fiberoptiska kablar:
1. Ljussändare genererar den optiska signalen
För det första genereras den optiska signalen vanligtvis av en ljussändare (såsom en laserdiod eller LED). Dessa sändare omvandlar elektriska signaler till optiska signaler. I FTTH-system (Fiber to the Home) är laserdioder ett vanligare val eftersom de kan generera hög-optiska signaler med hög intensitet, lämpliga för långa-överföringar.
2. Optisk signal sänds genom fibern
Den genererade optiska signalen sänds genom en optisk fiber. En optisk fiber är en lång, tunn fiber gjord av kiseldioxidglas med hög-renhet, vanligtvis bara några mikrometer till tiotals mikrometer i diameter. Kärnan i fibern är glas med högt-brytningsindex-, medan det yttre lagret är omslutet med ett glas med låg-brytningsindex-; denna struktur skapar vad som kallas "total intern reflektion".
3. Principen för total intern reflektion
När den optiska signalen kommer in i den optiska fibern, på grund av skillnaden i brytningsindex mellan de inre och yttre skikten, genomgår ljuset total intern reflektion vid gränssnittet. Denna reflektion är idealisk eftersom ljuset nästan inte förlorar någon energi, vilket säkerställer att den optiska signalen kan sändas över långa avstånd utan betydande dämpning.
4. Optisk signalutbredning
När en optisk signal utbreder sig i en optisk fiber genomgår den kontinuerlig inre reflektion vid fiberns innervägg. Denna kontinuerliga reflektion tillåter den optiska signalen att färdas långa sträckor i fibern utan att snabbt dämpas som i luft.
5. Optisk signalmottagning
Vid den mottagande änden tas den optiska signalen emot av en fotodetektor (såsom en fotodiod) i den andra änden av fibern. Detektorn omvandlar den optiska signalen tillbaka till en elektrisk signal; denna process kallas fotoelektrisk omvandling.
6. Elektrisk signalbehandling
Den mottagna elektriska signalen förstärks och bearbetas för att återställa sin ursprungliga signalform. Dessa signaler kan användas för dataöverföring, kommunikation, övervakning eller andra applikationer som kräver elektriska signaler.
Fördelar
Alternativ-fri fiberoptisk kabelöverföring av optiska signaler ger följande fördelar:
Hög bandbredd: Optiska fibrer kan överföra stora mängder data, vilket gör dem lämpliga för-höghastighetsanslutning till internet.
Låg förlust: Signalförlusten under fiberoptisk överföring är mycket låg, vilket gör den lämplig för långdistansöverföring.
Stark anti-störning: Optiska fibrer är immuna mot elektromagnetiska störningar, vilket säkerställer stabil signalöverföring.
Hög säkerhet: Optiska fibrer är svåra att avlyssna, vilket ger utmärkt säkerhet.
Sammanfattningsvis överför optiska fiberkablar, genom att använda principen om total intern reflektion, optiska signaler effektivt och stabilt, vilket gör dem till en oumbärlig del av moderna kommunikationsnätverk.